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  • 1 # 貓先生內涵科普

    愛因斯坦的成就相當巨大,我這裡只談相對論;如果沒有愛因斯坦的努力,相對論會不會被發現呢?

    我先給結論,狹義相對論很可能會,但廣義相對論則大機率不行。

    如何發現狹義相對論

    愛因斯坦在1954年寫過一封信給達文波特“我在寫關於這個問題的第一篇論文(1905年狹義相對論的那篇)的時候,我究竟是否知道它。對此的解釋是:根據一般的理由,我堅信絕對運動是不存在的,而我所考慮的問題僅僅是這種情況如何能夠同電動力學的知識協調起來。”

    根據這封信的描述,我們可以確定,愛因斯坦是在協調牛頓經典力學以及麥克斯韋電磁學的矛盾時,順道發現了狹義相對論的。

    在愛因斯坦成名的年代,其實很多物理學家已經接近了狹義相對論,洛倫茲甚至都推匯出洛倫茲變換了,只是因為無法擺脫絕對時空觀的束縛,而未能再前進一步。

    正如著名的愛因斯坦傳記作家C.P.斯諾指出的,狹義相對論,要是愛因斯坦沒有想到,別人也會想到,很可能在5年之內。這是一件在等著要發生的事。

    廣義相對論是一個全新的飛躍

    但是,廣義相對論則完全不同!同樣是斯諾,在1979年寫道,“沒有愛因斯坦的創造,我們今天有可能還在等待那個理論。”

    狹義相對論雖然能解決電磁學和牛頓力學的矛盾,但是有一個苛刻的前提:狹義相對論只能在慣性參考系中有用。但是,我們所處的地球根本沒有真正的慣性系,無處不在的地球引力直接讓狹義相對論在深層次應用前,毫無施展空間。

    實際上,廣義相對論的鑽研,更像是愛因斯坦為引力問題找到答案。相對論最根本的假設前提,純粹是頭腦風暴產物——真空中光速不變——這也是物理學歷史上最強的靈光一閃時刻。在當時,或者現在“真空光速不變”仍舊是無數科幻作品試圖突破的產物,但它仍舊堅不可摧。以此為基礎,牛頓的永恆的,絕對的,不可改變的宇宙被摧毀,取代它的是空間和時間不是絕對的,而是既相對於觀察者,又相對於被觀察者的宇宙。

    愛因斯坦認為,時間是可以更改的,不斷變化的。時間甚至還有形狀。一份時間與三份空間結合在一起──不可思議地形成一份“時空”。

    這便是我們目前認知的全部宇宙,最新的儀器裝置,超越了一百年的時間,無數觀測和驗證,我們仍舊只是在不斷驗證著這個偉大的理論。宇宙間的萬物星辰,都按照愛因斯坦的想象,嚴絲合縫的執行。

    結語

    如果有一天,我們能從曲率突破光速,開展星際航行,愛因斯坦的名字——給予我們飛翔翅膀的偉大科學家的名字,必然將被每一個銀河系的人類所銘記和傳頌。

    我是貓先生,感謝閱讀。

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